2020-01-15
200
Введение
В процессе работы над курсовой работой необходимо приобрести навыки выбора грунтового основания и типа фундамента опоры моста (путепровода) в заданных условиях строительства, а также конструирования и расчета фундамента.
Задачи, связанные с выбором типов основания и фундаментов, конструкций, размеров и материалов последних, имеют много качественно различных решений. Поэтому необходимо предусмотреть несколько вариантов проектного решения основания и фундаментов с тем, чтобы на основе технико – экономических сравнений возможных вариантов принять оптимальное решение.
Исходные данные
Исходные данные: шифр – 061584; номер варианта курсовой работы - №17; номер варианта геологических данных - №84; район строительства – г. Могилёв; нагрузки действующие на опору: постоянные – Р1=9200 кН; временные – Р2=2400 кН; сила торможения – Fт=735 кН.
Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки
При проектировании оснований под фундаменты опор моста по данным инженерно геологических исследований необходимо оценить свойства грунтов строительной площадки с целью выбора несущего слоя.
Данные инженерно-геологических исследований приведены в задании к курсовой работе.
Использовались данные бурения одной скважины. Для каждого из пластов, вскрытых скважинами, необходимо определить наименование грунта.
Таблица 1.1 – Исходные данные
| Номер варианта геологических данных | Отметка устья скважины, м | Слой №1 | Слой №2 | Слой №3 | Слой №4 | ||||
| Вид грунта | Толщина слоя, м | Вид грунта | Толщина слоя, м | Вид грунта | Толщина слоя, м | Вид грунта | Толщина слоя, м | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 84 | 155,9 | 88 | 3,2 | 19 | 10,1 | 22 | 6,6 | Мергель | 3,7 |
Таблица 1.2 – Исходные данные для песчаного грунта
| Вариант несвязного грунта | Гранулометрический состав содержания частиц грунта, % по крупности | Физико-механические характеристики грунтов | ||||||
| >2 | 2–0,5 | 0,5–0,25 | 0,25–0,1 | <0,1 | ρS, г/см3 | ρ, г/см3 | w, % | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 88 | 8,2 | 25,0 | 7,0 | 41,0 | 18,8 | 2,65 | 1,90 | 26,5 |
Таблица 1.3– Исходные данные для глинистого грунта
| Вариант связного грунта | Физико-механические характеристики грунтов | ||||
| ρS, г/см3 | ρ, г/см3 | w, % | wL, % | wP, % | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 19 | 2,66 | 1,73 | 23,0 | 28,0 | 18,0 |
| 22 | 2,75 | 1,96 | 17,0 | 19,0 | 15,0 |
Слой №1 (88). Слой толщиной 3,2 м. Если в таблице исходных данных отсутствует влажность на границе текучести wL и влажность на границе раскатывания wP, то это означает, что грунт несвязный.
Определим тип рассматриваемого грунта по крупности частиц. Для этого
необходимо с нарастающим итогом суммировать сверху вниз данные процентного
содержания частиц, каждый раз сравнивая полученную сумму с соответствующими величинами процентного содержания частиц определенной крупности, приведенными в таблице 1.4.
Частиц >2,0 мм – 8,2 % < 25 %;
частиц >0,5 мм – 8,2+25,0=33,2 % < 50 %;
частиц >0,25 мм – 33,2+7,0=40,2 % < 50 %;
частиц >0,1 мм – 40,2+41,0=81,2 % > 75 %;
Так как частиц крупнее 0,1 мм более 75 %, то данный грунт по гранулометрическому составу относится к мелким пескам.
Таблица 1.4 – Классификация песчаных грунтов по гранулометрическому составу
| Грунт | Тип грунта | Содержание частиц по массе |
| Песчаный | Гравелистый | Крупнее 2 мм – более 25 % |
| Крупный | Крупнее 0,5 мм – более 50 % | |
| Средней крупности | Крупнее 0,25 мм – более 50 % | |
| Мелкий | Крупнее 0,1 мм – более 75 % | |
| Пылеватый | Крупнее 0,1 мм – менее 75 % |
Определим плотность сложения песчаного грунта по коэффициенту пористости е и таблице 1.5.
Таблица 1.5 – Плотность сложения песчаных грунтов
| Плотность сложения | Коэффициент пористости для песков | ||
| Гравелистые, крупные, средней крупности | Мелкие | Пылеватые | |
| Плотные | е<0,55 | е<0,6 | е<0,6 |
| Средней плотности | 0,55≤е≤0,7 | 0,6≤е≤0,75 | 0,6≤е≤0,8 |
| Рыхлые | е>0,7 | е>0,75 | е>0,8 |
(1.1)
где ρS – плотность частиц грунта, г/см3;
ρd – плотность грунта в сухом состоянии, г/см3.
(1.2)
где ρ – плотность грунта, г/см3;
w – влажность грунта.
Тогда 
г/см3 и 
.
Так как е=0,77 > 0,75, то по таблице 1.5 песок мелкий, рыхлый.
Определяем степень влажности
, (1.3)
где ρW – плотность воды, равная 1 г/см3.
Крупнообломочные и песчаные грунты по степени влажности подразделяют на: насыщенные водой Sr≥0,8; средней степени насыщения (влажные) 0,8>Sr>0,5; малой степени насыщения (маловлажные) Sr ≤0,5.
Так как 0,8<Sr=0,91, то песок насыщенный водой.
Слой №2 (19) – представлен пылевато-глинистым грунтом.
Слой толщиной 10,1 м.
По числу пластичности IP определяем вид пылевато-глинистого грунта:
1≤ IP ≤7 – супесь;
7< IP ≤17 – суглинок;
IP > 17 – глина.
IP= wL – wP, (1.4)
где wL– влажность на границе текучести, %;
wP – влажность на границе раскатывания, %.
IP = 28,0 – 15,0 = 13,0; 7 < IP = 13,0 < 17, следовательно, грунт – суглинок.
Консистенцию глинистого грунта определяем по показателю текучести IL (таблица 1.6).
, (1.5)
где w – влажность грунта, %.
Пылевато-глинистые грунты текучей консистенции в качестве естественных оснований, как правило, не используются.
Таблица 1.6 – Показатель консистенции (текучести) IL
| Грунт | Показатель текучести |
| Супесь: твердая пластичная текучая | IL<0 0£IL£1 IL>1 |
| Суглинок и глина: твердые полутвердые тугопластичные мягкопластичные текучепластичные текучие | IL<0 0£IL£0,25 0,25<IL£0,5 0,5<IL£0,75 0,75<IL£1 IL>1 |
; 
, следовательно, суглинок тугопластичный.
Для определения нормативных прочностных характеристик – удельное сцепление Сn, кПа (кгс/см2), угол внутреннего трения φn, град, условное сопротивление R0, кПа (кгс/см2) и деформационных характеристик – модуль деформации Е, для
чего необходимо определить коэффициент пористости пылевато–глинистых грунтов.
г/см3, 
.
Слой №3 (22) – ( аналогично второму слою ) – представлен пылевато-глинистым грунтом. Слой толщиной 6,6 м.
По числу пластичности IP определяем вид пылевато-глинистого грунта:
IP = 19,0 – 15,0 = 4,0; 1<IP =4,0<7, следовательно, грунт – супесь.
Консистенцию глинистого грунта определяем по показателю текучести IL
; 
, следовательно, супесь пластичная.
Для определения нормативных прочностных характеристик – удельное сцепление Сn, кПа (кгс/см2), угол внутреннего трения φn, град, условное сопротивление R0, кПа (кгс/см2) и деформационных характеристик – модуль деформации Е, для чего необходимо определить коэффициент пористости пылевато–глинистых грунтов.
г/см3, 
.
Кроме того, необходимо определить удельный вес грунта с учетом взвешивающего воздействия воды γsb для всех типов песчаных грунтов и пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести IL> 0,25.
, (1.6)
где γW – удельный вес воды, равный 10 кН/м3;
γsi – удельный вес частиц грунта, кН/м3.
γsi = ρSi∙g, (1.7)
где g – ускорение свободного падения, g≈10 м/с2.
Для первого слоя γs1 =2,65∙10=26,5
, кН/м3.
Для второго слоя γs2 =2,66∙10=26,6
, кН/м3.
Для третьего слоя γs3 =2,75∙10=27,5
, кН/м3.
Далее определяем нормативные значения деформационных и прочностных характеристик грунтов (модуль деформации Е, угол внутреннего трения φn, удельное сцепление Сn, расчетное сопротивление R0).
Данные о физико-механических характеристиках и показателях грунтов, слагающих строительную площадку, приводятся в сводной таблице 1.7.
